难以置信！科学家用实验室干细胞培育出“迷你大脑”，包含基本的眼睛结构

科学家在一篇新论文中报告说，在实验室中由干细胞培养的迷你大脑，已经自发地发育出了基本的眼睛结构。人类诱导多能干细胞(iPSCs)，可以用来生成包含视杯的眼睛结构的大脑器官。

在培养皿中生长的微小的人类衍生类脑器官上，可以看到两个两侧对称的视杯在生长，这反映了人类胚胎中眼睛结构的发展。这一令人难以置信的结果，将帮助我们更好地理解眼睛的分化和发育过程，以及眼病。

德国大学医院Düsseldorf的神经科学家Jay Gopalakrishnan说:“我们的工作强调了大脑类器官产生原始感觉结构的显著能力，这种感觉结构是光敏的，并拥有与身体中发现的类似的细胞类型。”

“这些类器官可以帮助研究胚胎发育期间的脑-眼相互作用，为先天性视网膜疾病建模，并为个性化药物测试和移植治疗生成患者特定的视网膜细胞类型。”

类脑器官不是真正的大脑，就像你可能想的那样。它们是由诱导多能干细胞培育而成的小型三维结构。诱导多能干细胞是从成人身上提取的细胞，通过逆向工程转化成干细胞，有潜力长成许多不同类型的组织。

在这种情况下，这些干细胞被诱导成长为一些脑组织，没有任何类似的思想、情感或意识。这种“迷你大脑”被用于研究目的，在这些研究中，使用真实的活体大脑是不可能的，或者至少在伦理上是棘手的——比如测试药物反应，或者在某些不利条件下观察细胞发育。

这一次，Gopalakrishnan和他的同事试图观察眼睛的发育。

在之前的研究中，其他科学家使用胚胎干细胞来培育视杯，这种结构在胚胎发育期间几乎发育成整个眼睛。其他研究已经从诱导多能干细胞中发展出了视觉杯状结构。

Gopalakrishnan的团队不是直接嵌入这些结构，而是想看看它们是否可以作为大脑类器官的一个完整部分来种植。这将增加观察两种组织如何一起生长的好处，而不仅仅是单独生长的光学结构。

研究人员在论文中写道:“眼睛的发育是一个复杂的过程，了解它可以为早期视网膜疾病的分子基础奠定基础。”

“因此，研究视神经泡至关重要，视神经泡是眼睛的原基，其近端连接到前脑，对眼睛的正常形成至关重要。”

之前在发展类器官方面的工作显示了视网膜细胞的证据，但这些没有发展光学结构，所以团队改变了他们的协议。他们没有试图在神经分化的早期阶段强迫纯神经细胞的发育，并在培养基中加入醋酸视黄醇以帮助眼睛的发育。

他们精心照料的婴儿大脑早在发育30天就形成了视神经杯，在50天时结构清晰可见。这与人类胚胎中眼睛发育的时间一致，这意味着，这些类器官可能有助于研究这一过程的复杂性。

还有其他影响：这些视杯中含有不同类型的视网膜细胞，这些细胞组织成对光线作出反应的神经网络，甚至还含有晶状体和角膜组织。最后，这些结构显示出视网膜与脑组织区域的连接。

“在哺乳动物的大脑中，视网膜神经节细胞的神经纤维向外延伸，与它们的大脑目标连接，这在体外系统中从未显示过。”

它是可再生的。在研究小组培育的314个大脑器官中，73%发育出了视神经杯。研究人员说，该团队希望开发出一种策略，使这些结构在更长的时间尺度上可行，以便进行更深入的研究，具有巨大的潜力。

他们在论文中写道:“可以开发出具有高度特化神经元细胞类型的含视囊的脑器官，为产生个性化的器官和视网膜色素上皮片进行移植铺平了道路。”“我们相信（这些）是下一代的类器官，有助于对早期神经发育障碍产生的视网膜疾病进行建模。”

编译/前瞻经济学人APP资讯组

参考资料：https://www.sciencealert.com/scientists-used-stem-cells-to-make-mini-brains-they-grew-rudimentary-eyes

https://www.eurekalert.org/news-releases/925127